工業(yè)互聯(lián)網與智能產線控制MODBUSRTU通信協(xié)議解析主講教師：馮廣磊#0D7F47#06381F#C2F1C8#FFC30C#FFF2CB濕度、壓力、生產設備的運行狀態(tài)以及能耗情況這些現場數據如何被PLC實時采集和控制的？ModbusRTU定義ModbusRTU是Modbus協(xié)議的一種實現方式，是一種主從式串行異步半雙工通信協(xié)議，通常有一個主站和多個從站組成，其中主站負責發(fā)送請求，從站進行響應。通信過程中，主站通過發(fā)送指令來讀取或寫入從站的數據，從站接收并響應主站的請求。Modbus

RTU的傳輸方式傳輸方式是一個信息幀內一系列獨立的數據結構以及用于傳輸數據的有限規(guī)則。Modbus

RTU協(xié)議中的每個字節(jié)格式如下。代碼系統(tǒng)以字節(jié)為單位，每個字節(jié)包含8位二進制，消息中的每個字節(jié)都可以由兩個十六進制字符組成。每個字節(jié)的位1個起始位。8個數據位，最小的有效位先發(fā)送。1個奇偶校驗位，無校驗則無。1個停止位（有校驗時）或者2個停止位（無校驗時）。Modbus

RTU的信息幀格式起始結束數據CRC校驗地址功能代碼起始結束數據CRC校驗地址功能代碼≥3.5字符8位8位N×8位16位≥3.5字符MODBUS報文實際在發(fā)送數據時，信息幀的起始符和結束符是不發(fā)送的，故信息幀的格式又可以用下圖表示：起始PDU（功能碼+數據）CRCMODBUS-RTU初始化主設備（主站）初始化通信，準備發(fā)送請求。從設備（從站）通常處于監(jiān)聽狀態(tài)，等待接收請求。ModbusRTU通信過程發(fā)送請求主設備構造一個請求幀，格式為：設備地址+功能碼+數據+CRC校驗碼。傳輸數據主設備通過RS-485總線發(fā)送構造好的請求幀。監(jiān)聽和接收所有連接到總線的從設備監(jiān)聽總線上的通信。從設備根據請求幀中的設備地址判斷該請求是否為自己所接收。地址匹配如果請求幀的設備地址與從設備的地址匹配，從設備將接收請求幀。執(zhí)行操作從設備根據功能碼和數據執(zhí)行相應的操作，如讀取或寫入寄存器。構造響應操作完成后，從設備構造一個響應幀，格式為：設備地址+功能碼+數據+CRC校驗碼。ModbusRTU通信過程發(fā)送響應從設備將構造好的響應幀發(fā)送回總線。接收和校驗主設備接收從設備發(fā)送的響應幀，并使用CRC校驗碼進行錯誤檢測。處理響應如果CRC校驗通過，主設備處理響應數據；如果校驗失敗，主設備可以請求重發(fā)。錯誤處理如果從設備無法執(zhí)行請求的操作，它將發(fā)送一個錯誤響應。通信結束主設備完成數據處理后，可以選擇發(fā)送下一個請求或結束通信。輪詢或廣播主設備可以輪詢多個從設備，或發(fā)送廣播請求以讓所有從設備執(zhí)行相同的操作。Modbus

RTU協(xié)議通信示例1.0x01功能碼：讀輸出線圈從站地址功能碼起始地址線圈數量CRC校驗發(fā)送報文1字節(jié)1字節(jié)2字節(jié)2字節(jié)2字節(jié)示例0101000000083DCC從站地址功能碼線圈數據長度數據CRC校驗返回報文1字節(jié)1字節(jié)1字節(jié)1字節(jié)2字節(jié)示例010101039048發(fā)送：在從站0x01中，讀取開始地址為0x0000的線圈數據，讀0x0008位。返回：數據長度為0x01個字節(jié)，數據為0x03，第一個和第二個線圈為ON，其余為OFF。Modbus

RTU協(xié)議通信示例2.0x02功能碼：讀離散量輸入從站地址功能碼起始地址離散量輸入數量CRC校驗發(fā)送報文1字節(jié)1字節(jié)2字節(jié)2字節(jié)2字節(jié)示例01020000000879CC從站地址功能碼離散量輸入數據長度數據CRC校驗返回報文1字節(jié)1字節(jié)1字節(jié)1字節(jié) 2字節(jié)示例010201038048發(fā)送：在從站0x01中，讀取開始地址為0x0000的離散量輸入數據，讀0x0008位。返回：數據長度為0x01個字節(jié)，數據為0x03，第一個和第二個離散量輸入為ON，其余為OFF。Modbus

RTU協(xié)議通信示例3.0x03功能碼：讀保持寄存器從站地址功能碼起始地址寄存器數量CRC校驗發(fā)送報文1字節(jié)1字節(jié)2字節(jié)2字節(jié)2字節(jié)示例01030000000305CB從站地址功能碼數據長度數據CRC校驗返回報文1字節(jié)1字節(jié)1字節(jié)6字節(jié)2字節(jié)示例0103010045FD7800DE8048發(fā)送：在從站0x01中，讀取開始地址為0x0000的保持寄存器，讀0x0003個。返回：數據長度為0x06個字節(jié)，第一個為0045，第二個為FD78，第三個為00DE。注意：保持寄存器數據長度（單位：字節(jié)）=保持寄存器數*2。Modbus

RTU協(xié)議通信示例4.0x04功能碼：讀輸入寄存器從站地址功能碼起始地址寄存器數量CRC校驗發(fā)送報文1字節(jié)1字節(jié)2字節(jié)2字節(jié)2字節(jié)示例01040000000305CB從站地址功能碼數據長度數據CRC校驗返回報文1字節(jié)1字節(jié)1字節(jié)6字節(jié)2字節(jié)示例0104060045FD7800DE8048發(fā)送：在從站0x01中，讀取開始地址為0x0000的輸入寄存器，讀0x0003個。返回：數據長度為0x06個字節(jié)，第一個為0045，第二個為FD78，第三個為00DE。注意：保持寄存器數據長度（單位：字節(jié)）=輸入寄存器數*2。Modbus

RTU協(xié)議通信示例5.0x05功能碼：寫單個線圈從站地址功能碼線圈地址輸出值CRC校驗發(fā)送報文1字節(jié)1字節(jié)2字節(jié)2字節(jié)2字節(jié)示例01050000FF008CCB其中：通斷標識為FF00，標識線圈置ON;0000表示線圈置OFF。發(fā)送：在從站0x01中，將地址為0x0000的線圈設置為ON。返回報文：原文返回。Modbus

RTU協(xié)議通信示例6.0x06功能碼：寫單個保持寄存器從站地址功能碼保持寄存器地址設置值CRC校驗發(fā)送報文1字節(jié)1字節(jié)2字節(jié)2字節(jié)2字節(jié)示例01060000AF0B8CCB發(fā)送：在從站0x01中，將地址為0x0000的保持寄存器設置為AF0B。返回報文：原文返回。示例含義Modbus

RTU協(xié)議通信示例7.0x0F功能碼：寫多個線圈從站地址功能碼線圈起始地址線圈數量CRC校驗返回報文1字節(jié)1字節(jié)2字節(jié)2字節(jié)2字節(jié)示例010F000000045487發(fā)送：在從站0x01中，將以地址0x0000開始連續(xù)的4個線圈設置為ON。返回：在從站0x01中，地址0x0000開始連續(xù)的4個線圈。從站地址功能碼線圈起始地址線圈數量線圈輸出字節(jié)長度線圈輸出值CRC校驗發(fā)送報文1字節(jié)1字節(jié)2字節(jié)2字節(jié)1字節(jié)1字節(jié)2字節(jié)示例010F00000004010F8E92Modbus

RTU協(xié)議通信示例8.0x10功能碼：寫多個寄存器從站地址功能碼寄存器起始地址寄存器數量CRC校驗返回報文1字節(jié)1字節(jié)2字節(jié)2字節(jié)2字節(jié)示例011000000002548B發(fā)送：在從站0x01中，向起始地址為0x0000，數量為0x0002的寄存器寫入數據，數據長度為0x04個字節(jié)，寫入的第一個寄存器的值為FB5C，第二個為086F。返回：在從站0x01中，起始地址0x0000開始的2個寄存器。注意：寄存器數據字節(jié)長度=寄存器數量*2。從站地址功能碼寄存器起始地址寄存器數量